武汉理工大学教务处。
试题标准答案及评分标准用纸。
课程名称电路分析基础上( 卷) 专业班级。
评分方法】答出要点,结论正确即可得分。
1、应用戴维宁定理或诺顿定理时,有哪些方法可用来求等效电阻?
答:(1)等效变换法:对不含受控源的无源单口网络,利用电阻串、并联等效化简及电阻y-△联接等效变换可求得电路的等效电阻。
2)外施电源法:对含有受控源的无源单口网络,在端口电压和端口电流取关联参考方向时, 。
3)开路短路法:分别求出含源单口网络的开路电压与短路电流,。
2、简述理想运算放大器的两个特点。
答:(1)输入电压趋于零,,可作“虚短路”、“虚地”处理 。
2)输入端子电流趋于零,,可作“虚开路”(或“虚断”)处理。
3、当电容元件的电压、电流取非关联参考方向时,电容元件的电压电流关系应如何表达?
答:电容元件的电压、电流关系应为。
4、简述换路定则内容及数学表达。
答:(1)在电容元件的电流为有限值的条件下,换路瞬间(,)电容元件的端电压保持不变,即。
2)在电感元件的电压为有限值的条件下,换路瞬间(,)电感元件的电流保持不变,即。
5、一阶电路的全响应有哪两种分解形式?
答:(1)一阶电路的全响应可分解为通解(自由分量或暂态分量)和特解(强制分量或稳态分量)之和。(2)一阶电路的全响应可分解为零输入响应和零状态响应之和。
二、简单计算题(每小题5分,共10×5=50分)
1、试求图2-1所示电路端的等效电阻。
图2-1解:对图2-1所示电阻电路逐步进行串、并联等效化简,最后得等效电阻为。
2、对图2-2所示电路,应用电阻△形-y形等效变换求电路ab端的等效电阻及电流源两端电压。
图2-2解图2-2
解:将图2-2所示电路中右边的△形联接等效变换为y形联接,得到如解图2-2所示的等效电路。利用△-y电阻互换公式,有,
再利用电阻串、并联等效化简可求得电路ab端的等效电阻为。
3、试用叠加定理求图2-3所示电路中的电流。
图2-3 解图2-3-1解图2-3-2
解:对解图2-3-1 应用电阻串、并联等效化简及欧姆定律,可求得。
对解图2-3-2 所示电路,由于,则电桥平衡,故有。
最后根据叠加定理得。
4、电路如图2-4所示,负载为何值时能获得最大功率?最大功率是多少?
图2-4解图2-4-1
解图2-4-2解图2-4-3
解:对解图2-4-1用回路分析法求解,按设定的回路电流、,列写出回路电流方程为。
联立求解得,
对解图2-4-2,利用电阻串、并联等效化简求得。
最后由解图2-4-3,根据最大功率传输定理,当时,负载电阻可获得最大功率为。
5、图2-5所示为含理想运放的电路,试求电流。
图2-5解:根据理想运放的特点,在图2-5所示电路上作出“虚短路”及“虚开路”处理。
先由“虚短路”得,再由“虚开路”及分压规则得。
即有,最后求得。
6、在如图2-6所示电路中,已知在初始时刻时,电容储存的电场能量为,且,求时的电压。
图2-6解:由于,故得。
根据电容元件电压电流关系的积分形式,得。
利用kcl,求得电感电流为。
根据电感元件电压电流关系的微分形式,得。
最后利用kvl得。
7、如图2-7所示电路,求电路端的等效电感。
图2-7解:根据电感串、并联等效化简规则,得图2-7所示电路端的等效电感为。
8、如图2-8所示电路,时已处于稳态。当时开关s打开,试求电路的初始值和。
图2-8解图2-8 (a)时等效电路解图2-8 (b)时等效电路。
解:首先画出时等效电路如解图2-8 (a)所示,此时电路处于直流稳态,电容相当于开路,可求得。根据换路定则,有。然后应用替代定理画出时等效电路如解图2-8 (b)所示,可求得。
9、已知电流的波形如图2-9所示,试用阶跃函数表示该电流。
图2-9解:
10、电路如图2-10所示,已知。试求和。
图2-10解图2-10时电路
解:在冲激电流作用前,,,电容相当于短路;电感相当于开路。据此可画出时电路如解图2-10所示,设电容及电感的电压、电流取关联参考方向,显然在冲激电流作用期间,有。
根据电容元件性能方程的积分式,有。
根据电感元件性能方程的积分式,有。
三、计算题(10分)
电路如图3所示,按指定的回路电流用回路分析法列出回路电流方程,并求出回路电流及电路中的电压。
图3 解:列写出初步的回路电流方程为。
控制量用回路电流表示为(得分为4×1=4分)
经整理合并得到最终的回路电流方程为(得分为2×1=2分)
求解得(得分为4×1=4分)
四、计算题(10分)
如题图4所示电路,时已处于稳态。当时开关s闭合,试求时的电流。
图4解图4(a)时等效电路
解图4 (b)时电路解图4 (c)求解等效电路
解:首先画出时等效电路如解图4(a)所示,此时电路处于直流稳态,电容相当于开路;电感相当于短路。可求得,。根据换路定则,有,(得分为2×1=2分)
然后画出换路后时电路如解图4(b)所示,开关左边的是一阶rc零输入响应电路;开关右边的是一阶rl全响应电路。
对左边的一阶rc零输入响应电路,可求得。
根据电容元件性能方程的微分式,有(得分为3×1=3分)
对开关右边的一阶rl全响应电路,利用含源支路等效变换及电阻串、并联等效化简得解图4(c),其中,,
根据电感元件性能方程的微分式,有。
得分为3×1=3分)
最后对解题图4(b)中回路应用kvl及欧姆定律,得。
再对节点①应用kcl,得。
得分为2×1=2分)
五、计算题(10分)
电路如图5所示,当,且时,试求电路响应。
图5解图5
解:利用戴维南定理将图5等效化简为典型一阶电路如解图5所示,其中,
得分为3×1=3分)
对解图5,求出与相对应的阶跃响应为。
根据冲激响应与阶跃响应之间的关系,可求得冲激响应为。
得分为2×2=4分)
再对解图5,从信号分解的角度,利用零状态响应的线性、时不变性进行零状态响应求解。
根据零状态响应的齐次性、时不变性,得。
再根据零状态响应的可加性,得。
得分为3×1=3分)
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